DE1216228C2 - Verfahren zur waermebehandlung einer kontinuierlich bewegten textilen warenbahn - Google Patents

Description

vergrößert: Durch die dabei eintretende Verwässerung wird die Konzentration des Behandlungsmittels

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärme- 45 herabgesetzt und damit z. B. der Reaktionsablauf behandlung einer kontinuierlich bewegten Waren- nachteilig behindert. Man ist daher auch schon dazu bahn, die mit einer Behandlungsflüssigkeit bei einer übergegangen, das imprägnierte Behandlungsgut an ■iedrigen Temperatur imprägniert worden ist und die Stelle eines großen Teiles der schon geschilderten bi einem wasserdampfhaltigen gasförmigen Medium Kondensationsaufheizung durch eine kondensations- «nter Einsatz von Kondensationsheizung und kon- 50 freie Beheizung, z. B. Strahlungsheizung, auf die bei iensationsfreier Heizung auf eine höhere Verweil- der Verweilbehandlung gewünschte Verweiltemperalemperatur aufgeheizt wird, zur Durchführung einer tür zu bringen und das Bchandlungsgut alsdann wäh-Verweilbehandlung bei konstanter Verweiltemperatur rend der Verweilbehandlung in der schon geschilderend konstantem Bahnfeuehtegehalt. ten Weise in reinem Wasserdampf oder im Dampf-Es ist in der textlien Veredelungstechnik an sich 55 Luft-Gemisch auf Temperatur zu halten: Dabei bekannt, daß bei der Durchführung der genannten wurde die kondensationsfrcie Heizung bevorzugt vor Wärmebehandlungen das Behandlungsgut zunächst bzw. in den Warenbahneinlauf gelegt,
bei einer bestimmten Temperatur mit der Behänd- Bei den bekannten Einrichtungen für Wärmelungsflüssigkeit imprägniert wird und dabei einen be- behandlungen in Dampf-Luft-Gemischen befindet stimmten Grad des Feuchtegehalts erhält. Das im- 60 sich im allgemeinen nicht nur das Behandlungsprägnierte Behandlungsgut wird alsdann dem Einfluß medium in Ruhe, d. h., es weist keine bestimmte eines wasserdampfhaltigen, gasförmigen Mediums Strömungsbewegung auf, sondern auch das Behandvon bestimmter höherer Temperatur ausgesetzt, um lungsgut befindet sich bei der Verweilbehandlung zunächst auf diese höhere Temperatur aufgeheizt zu beispielsweise bei dem sogenannten Dockenkasten im werden, und hernach in diesem Medium eine be- 65 Ruhezustand, indem es in der Form eines Wickels stimmte Zeitdauer zu verweilen zur Auslösung und übereinandergeschichtet ist. Bei derartigen Anord-Durchführung eines Reaktions- und/oder Fixiervor- nungen des Behandlungsgutes sind aber die Ausganges. So wird z. B. bei bestimmten Färbeverfahren gleichvorgänge zwischen dem Behandlungsmcdium

und dem Behandlungsgut ganz anders gelagert als bei Gemischen unterworfen sind, und daß andererseits der kontinuierlichen Behandlungsgutbewegung, bei für das Ergebnis der Wärmebehandlungen des Beder stets die gesamte Warengutoberfläiche mit dem handlungsgutes der durch Temperatur und Dampf-Medium in unmittelbarer Berührung steht. Beim Sättigungsgrad (relative Feuchte) bestimmte Zustand Dockenkastenbetrieb ist das Behandlungsgut beim 5 des» Behandlungsmediums nui sekundär, primär aber Eintritt in den Kasten auf die gewünschte Verweil- die Temperatur und desr Feuchtegehalt des Behandtemperatur und den gewünschten Feuchtegehalt ge- lungsgutes entscheidend sind. Die naturgesetzlichen bracht worden. Dieser hinsichtlich Temperatur und Zusammenhänge haben u. a. zur Folge, daß zwischen Feuchtegehalt bestimmte »Verweilzustand« beim in dem das Behandlungsgut umgebenden Medium einereinem Wickel öd, dgL aufeinandergeschichteten Be- io seits und dem Behandlungsgut (bzw. der an diesem handlungsgut bleibt zwangläufig unverändert erhal- anliegenden und mit diesem als Einheit zu bewertenten, wenn man dafür sorgt, daß das nur an der äußer- den Mediumgrenzschicht) andererseits ein Wärmesten Warenlage angrenzende Medium hinsichtlich und ein Wasserdampfaustausch stattfindet Die Richseiner Temperatur und seines Wasserdampfsättigungs- tung, in welcher z. B. der Wasserdampfaustausch grades konstant ist Eine Zustandsveiränderung der 15 überwiegend stattfindet, ist dabei bestimmt durch Ware ist alsdann ausgeschlossen. Der bei der Ver- das Verhältnis der Wasserdampfpartialdrücke der weilbehandlung eintretende Wärmeverlust wirkt sich miteinander in Berührung tretenden Schichten zueinnicht auf den Warenwickel aus, sondern lediglich auf ander. Ist der Wasserdampfpartialdruck im Medium das Behandlungmedium zwischen Dockenkammeir- höher als in der am Behandlungsgut anliegenden wand und Warenwickel. Bei einem laufenden Ersatz ao Grenzschicht, so wird der Wasserdampfsättigungsdieser Verlustwärme durch Kondensationsheizuriig grad in der Grenzschicht fast schlagartig angehoben, wird sich Kondensat bilden, aber nicht am Waren- Dabei wird durch Wasserdampfkondensation sowohl wickel, sondern an den Wandungen der Behandlungs- die Temperatur als auch der Feuchtegehalt des Bekammer. handlungsgutes erhöht. Umgekehrt folgt, daß im Falle

Die bei diesen Kammern vorgesehene kondensa- as eines geringeren Wasserdampfpartialdruckes im Metionsfreie Heizung ist lediglich dazu bestimmt, die dium zunächst der Grenzschicht Wasserdampf und Kondensatbildung an den Kammerwandungen zu ver- alsdann durch Verdampfen der Materialbahn Wasser hindern, nicht dagegen den Zustand des Warenwik- entzogen wird, was einem Trocknungsvorgang gleichkels zu beeinflussen. Die Dockenkastenbeheizung kommt. Aus diesen naturgesetzlichen Gegebenheiten wirkt also dahin, daß lediglich die an den Kannner- 30 folgt, daß ein stabiler, thermodynamischer Gleichwänden wirksam werdenden Wärmeverluste gedeckt gewichtszustand nur dann gegeben sein kann, wenn werden, daß aber der beim Einlauf in die Kammer das Behandlungsmedium nicht nur gleiche Temperaerreichte Zustand des Behandlungsgutes hinsichtlich tür wie die Solltemperatur des Behandlungsgutes aufTemperatur und Feuchtegehalt unverändert bleibt. weist, sondern daß vor allem sein Wasserdampf-

Da bei den bekannten Einrichtungen die zusätzlich 35 partialdruck gleich dem der Behandlungs-Solltempeangeordnete kondensationsfreie Beheizung nicht nur ratur zugeordneten Sättigungsdampfdruck sein muß, einen Einfluß auf die Zustandsbedingungen der denn nur unter diesen Bedingungen ist am Ende Warenbahn, sondern darüber hinaus auch auf die eines Aufheizvorganges bzw. während der Verweil-Zustandsbedingungen des Behandlungsmediums im behandlung sichergestellt, daß zwischen dem Behand-Aufheizbereich hat, und zwar um so mehr, je kleiner 40 lungsgut und dem Bchandlungsmedium ein thermodie durch die Aufheizung beeinflußte Menge des Me- dynamischer Gleichgewichtszustand besteht und dadiums und der ihr entsprechende Wärmeinhalt ist, er- mit ein Wärmeaustausch und/oder Wasserdampfaus- \eben sich zunächst unkontrollierbare Zustandswerte tausch in der einen oder in der anderen Richtung Jes Behandlungsmediums im Einla\i^rv-ereich nach nicht mehr stattfindet. Die beschriebenen thermo-Temperatur und Feuchtegehalt, die erheblich von 45 dynamischen Wechselwirkungen zwischen Behandden Sollwerter abweichen, und daraus wiederum un- lungsgut und Behandlungsmedium stehen bei den biserwünschte und im besonderen unübersehbare Wir- herigen Ausführungen besonders im Aufheizbereit h kungen auf das Behandlungsgut. Zuverlässige Steue- einer notwendigen regelbaren Einstellung der Meningen der so wichtigen Sollzustandswerte für das diums- und der Materialzustandswerte nachteilig ent-Behandlungsmedium und das Behandlungsgut sind 50 gegen. Es mußte daher zunächst ein Weg gefunden dabei nicht möglich. werden, um diese Rückwirkungen weitgehend auszu-

Die schon bekannten Maßnahmen zur Aulheizung schalten. Es wurde gefunden, daß diese Rückwirkung

und Verweilbehandlung einer textlien Warenbahn in der Praxis dann ohne ungünstige Einflüsse ist, wenn

durch den Einsatz von Kondensationsaufheizungen die an der Aufheizung beteiligte Menge des Behand-

und kondensationsfreien Beheizungen konnten daher 55 lungsmediums, insbesondere aber die Menge des

höhere Ansprüche an einen einstellbaren und genau Wasserdampfanteils des Behandlungsmediums und

bemessenen Verfahrensablauf und an reproduzierbare damit der Wärmeinhalt des an der Aufheizung be-

Verfahrensergebnissc nicht befriedigen. Die Besei- teiligten Behandlungsmediums an sich so groß be-

tigung dieser vorhandenen erheblichen Mangel und messen ist, daß die Rückwirkungen des Zustandes der

der durch diese Mangel zur Zeit noch bedingten An- 60 Warenbahn auf das Behandlungsmedium in ihrer

Wendungsbeschränkungen ist der besondere Zweck Größe vernachlässigt werden können. Einen groß be-

der vorliegenden Erfindung. messenen Wärmeinhalt des Wasserdampfanteils des

Die Erfindung basiert unter anderem auf der Er- Behandlungsmediums kann man aber an der Oberkenntnis, daß einerseits die hier angesprochenen fläche des Bchandlungsgutes erhalten, wenn das Me-Wärmebehandlungen hinsichtlich ihrer naturgesetz- 65 dium dort nicht in Ruhe, sondern in einem Strölichen Grundlagen thermodynamische Vorgänge sind mungszustand mit ausreichender Strömungsgeschwin- und somit den physikalischen Gesetzen des Wärme- digkeit gehalten wird.
Übergangs und des Stoffaustausches in Dampf-Gas- Diese wichtigen naturgesetzlichen Zusammen-

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hänge sind bisher bei der Durchführung von Wärme- Weise das Warenbahninnere und die Warenbahn-

behandlungen nasser Gewebebahnen nicht beachtet oberfläche von anhaftenden Luftresten schon in der

worden, was sich insbesondere aus der Tatsache er- Aufheizzone befreit.

gibt, daß bisher das Behandlungsmedium bei Behänd- Es ist schließlich auch vorteilhaft, daß die Strölung in Dampf-Gas-Gemischen während der Aufheiz- S mungsrichtung des Behandlungsmediums während behandlung weitgehend in stationärem Zustand der Aufheizung entgegen der Behandlungsgutlauf-— also nicht in Form einer gesteuerten Strömung — richtung gerichtet ist. Schließlich ist es ein weiterer und damit also im Umgebungsbereich des zu behan- Vorteil, wenn die Verweilbehandlung in den Verlauf delnden Gutes in einer vergleichsweise kleinen Menge der Mediumströmung mit einbezogen wird, so daß vorhanden war, so daß die Rückwirkungen des Be- io praktisch über die gesamte Aufheizung und die handlungsgutes auf das Medium einmal nicht zu ver- Wärmeverweilbehandlung hinweg ein eindeutig benachlässigen waren, zum anderen aber einer sinn- stimmter thermodynamischer Gleichgewichtszustand vollen Einstellung nicht zugänglich waren. zwischen Behandlungsmedium und Behandlungsgut

Bei der bisherigen Verkennung der naturgesetz- erreicht wird.

liehen Zusammenhänge setzt die Erfindung ein, in- 15 Soll das Behandlungsmedium bei Wärmebehand-

dem derselben zur Befriedigung des bereits genann- lungen unter 100⁰C aus einem Dampf-Luft-Gemisch

ten Zweckes (verbesserter und gleichbleibender, d. h. bestehen, so wird durch entsprechende Meßeinrich-

laufend reproduzierbarer Erfolg der Wärmebehand- tungen der Dampfteildruck des Behandlungsmediums

lung) folgende technische Aufgabe zugrunde gelegt gemessen und danach die Dampfzuführung zu dem

worden ist: ao durch die Verweilkammer bzw. die Aufheizzone ge-

Der Wasserdampfteildruck des Behandlungs- führten Dampf-Luft-Gemisch so gesteuert, daß sich mediums ist für die Dauer der Wärmebehandlung, der der Sollbehandlungstemperatur als Sättigungsinsbesondere für den Übergang von der Aufheizung temperatur entsprechende Sättigungsdampfteildruck auf die Verweilbehandlung, auf den der Sollbehand- ergibt. Da reiner Wasserdampf nur den Grenzfall lungstemperatur als Sättigungstemperatur zugeord- »5 eines Dampf-Gas-Gemisches darstellt, bei dem der neten Wasserdampfsätiigungsdruck einzustellen. Gasanteil gleich Null ist, erstreckt sich die Erfindung

Zur vorteilhaften Lösung dieser Aufgabe ist es auch auf die Anwendung des dargestellten Verfah-

erforderlich, rens auf die Verwendung von reinem Wasserdampf

als Behandlungsmedium.

1. daß das Behandlungsgut schon beim Eintritt in _{30 An Ha}nd der Zeichnung wird erläutert, wie in der die Aufheizzone einem Wasserdampfteildruck Praxis im Prinzip eine zur Anwendung der Erfindung ausgesetzt ist, der dem der Sollbehandlungs- geeignete Einrichtung gestaltet sein kann. Die mit temperatur als Sättigungstemperatur zugeord- _dem jeweiligen Behandlungsmittel, ζ. Β einer Färbeneten Wasserdampfsättigungsdruck etwa ent- _flotte5 imprägnierte Warenbahn? wird über eine spricht, 35 Kammerschleuse 1 durch eine dreiteilige Aufheiz-

2. daß in der Aufheizzone für die Aufheizung des ^{zone 2}' ³· ⁴ geführt und von dort durch den Über-Behandlunesgutes eine vergleichsweise große gangsschlitz zurVerweübehandlungskammcro weiter-Menge des"Behandlungsmediums am besten in geleitet. Sowohl in der dreiteiligen Aufheizzone 2,3,4 der Form einer Mediumströmung zur Verfü- ^a.^h *^{uch in de}r Verweilbehandlungskammer 6 wird gung steht, und zwar in einer um so größeren ^{40 ein Gass}trom des wasserdampfhaltigen Behandlungs-Menge, je weiter die Behandlungstemperatur mediums aufrechterhalten. Im Teil 2 der Aufheizzone nach unten von 100° C entfernt ist, w"^{1 dle} Warenbahn durch das an ihr entlangströmende Behandlungsmedium vermittels Kondensa-

3. daß sich schließlich im Bereich der Aufheizung tionsaufheizung bis in die Nähe der Solltemperatur der Kondensationsaufheizung eine konden- 45 der Wärmebehandlung erwärmt. Im Teil 3 der Aufsationsfreie Beheizung unmittelbar anschließt, heizzone wird die Aufheizung der Warenbahn 7 auf deren Heizleistung so bemessen ist, daß sie die die Sollbehandlungstemperatur in einer gewissen Wärme aufbringt, die zur Wiederverdampfung Überlagerung einer weiteren Kondensationsbeheizung des bei der Kondensationsaufheizung auf dem mit einer kondensationsfreien Strahlungsbeheizung Behandlungsgut anfallenden unerwünschten 50 abgeschlossen und bereits eine gewisse Rückverdamp-Wasserkondensats erforderlich ist. Die konden- fang der auf die Warenbahn aufkondensierten Wassationsfreie Beheizung kann entweder eine sermenge eingeleitet. Im Teil 4 der Aufheizzone wird Strahlungsbeheizung, eine Kontaktbeheizung schließlich durch ausschließlich kondensationsfreie oder eine Hochfrequenzbeheizung sein. Strahlungsbeheizung die Wasserrückverdampfung aus

55 der Warenbahn fortgesetzt und beendet. Die durch

Bei der Lösung der genannten technischen Auf- die kondensationsfreie Beheizung verursachte Wassergabe ist beachtet worden, daß die Kondensations- dampfentwicklung und das die Beheizungszone durchbeheizung gegenüber der kondensationsfreien Behei- strömende Behandlungsmedium sind so aufeinander zung den technischen Vorzug höherer Wärmeüber- abgestimmt, daß der sich in den Zonen 2 3 und 4 gangsleistung (also schnellerer Aufheizung) und den 60 einstellende Wasserdampfpartialdruck von dem der wirtschaftlichen Vorzug geringerer Gestehungskosten SoHbehandlungstemperatur zugeordneten Sattdampfaufweist. Es ist daher geboten, den Einsatz der kon- druck nicht wesentlich abweicht. In der Verweilkamdensationsfreien Beheizung auf das geringstmögliche mer 6 und besonders in ihrem Einlaufbereich wird der Maß zu beschränken. Es ist ferner beachtet worden. Zustand des Behandlungsmediums so eingestellt, daß daß die kondensationsfreie Beheizung bei Verweil- 65 sein Wasserdampfpartialdruck sehr genau dem der behandlungen im luftfreien Wasserdampf mit ihrer Sollbehandlungstemperatur zugeordneten Sattdampf-Verdampfungswirkung, d. h. Wasserdampfentwick- druck entspricht. Um die erforderlichen Regelungen lung aus der Ware heraus in besonders vorteilhafter bzw. Einstellungen der Behandlunesmedien in der

Verweilkammer 6 und in der Aufheizzone 2, 3, 4 zu erleichtern, ist es vorteilhaft, daß das in beschriebener Weise eingestellte Behandlungsmedium erfindungsgemäß aus der Venveilkammer 6 entgegen der Warenbahnlaufrichtung durch die Aufheizzone 4,3,2 geleitet wird. Das Behandlungsmedium wird so in der Verweilkammer 6 nur insoweit als Heizung wirksam, als die Wärmeverluste der Kammer 6 auszugleichen sind: Die dabei an den Kammerwänden durch Wasserdampfkondensation verbrauchte Dampfmengen können dann teils durch eine zusät2 liehe und gesteuerte Wasserdampfzugabe, teils durc die Wasserverdampfung der kondensationsfreien Be heizung des Teiles 4 wieder ausgeglichen werde: Durch die beschriebene Gegenstromführung des B handlungsmediums gegenüber der Warenbahn wi die Regelmöglichkeit des Verfahrens und seine Wirt schaftlichkeit sehr günstig beeinflußt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. die Imprägnierung des Behandlungsgutes bei einer

   Patentansprüche- für das Verfahren optimalen niedrigen Temperatur ^F durchgeführt, wonach bei höheren Temperaturen in _f 1. Verfahren zur Wärmebehandlung einer kon- dem wasserdampfhaltigen gasförmigen Medium die tinuierlich bewegten textlien Warenbahn, die mit 5 Farbstoffentwicklung und/oder die Farbstoffixierung einer Behandlungsflüssigkeit bei einer niedrigeu herbeigeführt werden. Die optimalen ^mperatur-Temperatur imprägniert worden ist und die in bereiche für die Farbstoffentwicklung und/oder Farbeinem wasserdampfhaltigen gasförmigen Medium stoffixienusg können dabei in Abhängigkeit von der unter Einsatz von Kondensationsheizung und Farbstoffbeschaßenheit (che«Msche Herkunft]lim weikondensationsfreier Heizung auf ein? höhere Ver- io ten Bereich zwischen So uud iOO C hegen Bei euuweiltemperatur aufgeheizt wird zur Durchführung gen Farbstoffen kommt es darauf an, daß die Farbeiner Verweilbehandlung bei konstanter Verweil- Stoffentwicklung und/oder die Farbstoffixierung unter temperatur und konstantem Bahnfeuehtegehalt, Ausschluß von Sauerstoff erfolgen, was dazu zwingt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf- als Behandlungsmedium reinen Wasserdampf zu verheizung der getränkten Wprenbahn auf die Ver- 15 wenden. Bei den für die Bewirkung der FarbstoffentweUbehandlungstemperatur zunächst durch Kon- wicklung und/cdei Farbstoffixierung bestimmten Eindensationsaufheizung in einem Wasserdampf- richtungen ist allgemein bekannt, die Warmebehand-Gas-Gemischstrom erfolgt, dessen Wasserdampf- lung durch Wasserdampfeinleitung in den Behandteildruck etwa dem der Verweilbehandlungstem- lungsraum zu bewirken, insbesondere wenn es sich peratur als Sättigungstemperatur zugeordneten ao um reinen Wasserdampf als Behandlungsmedium Sättigungsdampfdruck entspricht und dessen auf handelt. Der in den Behandlungsraum eingeleitete den in der Zeiteinheit durchfließenden Wasser- Dcmpi ist dabei einmal Energieträger für die Erwärdampfanteil bezogener Wärmeinhalt ein Viel- mung des imprägnierten Behandlungsgutes auf die faches des Wärmebedarfes beträgt, der in der gewünschte Behandlungstemperatur, zum anderen Zeiteinheit zur Aufheizung der Materialbahn auf as bildet er oder das bei Behandlungsiemperaturen undie Verweilbehandlungstemperatur erforderlich ter 1OC⁰C im Behandlungsraum anwesende Dampfist, und daß unmittelbar nach dieser Kondensa- Luft-Gemisch auch das Behandlungsmedium für die tionsaufheizung die Warenbahn einer kondensa- Verweilbehandlung. Die Wärmebehandlung wird in tionsfreien Beheizung unterworfen wird, deren reinem Wasserdampf durchgeführt (dann zwangläufig einstellbare Heizleistung den unerwünschten Teil 30 bei 100 C), wenn z. B. im Falle des Färbens mit des durch die Kondensationsaufheizung auf das Küpenfarbstoffen während der Farbstoffentwicklung Behandlungsgut aufkondtnsierten Wassers wieder Sauerstoff schädlich ist. Wird z. B. im Falle des Färverdampft. bens mit Direktfarbstoffen eine Wärmebehandlung 2. Verfahren nach Anspruch 1 mit nachfolgen- bei 80° C gewünscht, so wird sie in einem Dampfder kontinuierlicher Verweilbehandlung, dadurch 35 Luft-Gemisch mit einem Dampfteildruck von etwa gekennzeichnet, daß der Strom des Behandlungs- 's Atmosphäre durchgeführt.

   mediums vom Ende der Zone der Verweilbehand- Diese bekannte Praxis zur Beheizung des Behandlung aus entgegen der Warenlaufrichtung durch lungsgutes im Behandlungsraum im Wasserdampf die Aufheizzone geführt wird. oder im Dampf-Luft-Gemisch hat meistens den Nach-

   40 teil, daß das Behandlungsgut durch die dann gegebene Aufheizung auf die Verweiltemperatur durch

   Dampfkondensation seinen Feuchtegehalt erheblich